JP2984253B1 - グロー放電発光分光分析方法および装置 - Google Patents
グロー放電発光分光分析方法および装置Info
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- JP2984253B1 JP2984253B1 JP20026798A JP20026798A JP2984253B1 JP 2984253 B1 JP2984253 B1 JP 2984253B1 JP 20026798 A JP20026798 A JP 20026798A JP 20026798 A JP20026798 A JP 20026798A JP 2984253 B1 JP2984253 B1 JP 2984253B1
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Abstract
【要約】
【課題】 基板の上に光を透過する薄膜を有し、かつ、
基板や薄膜の表面が鏡面状の試料について、簡単に、し
かも十分正確な分析ができるグロー放電発光分光分析方
法および装置を提供する。 【解決手段】 スパッタリング時間に対する測定強度の
周期的な変化である波について、その平均周期を算出
し、測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度
の平均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。
基板や薄膜の表面が鏡面状の試料について、簡単に、し
かも十分正確な分析ができるグロー放電発光分光分析方
法および装置を提供する。 【解決手段】 スパッタリング時間に対する測定強度の
周期的な変化である波について、その平均周期を算出
し、測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度
の平均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、試料をスパッタ
リングしながら、発生した光を分光器で分析するグロー
放電発光分光分析方法および装置に関するものである。
リングしながら、発生した光を分光器で分析するグロー
放電発光分光分析方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気体圧力が５００〜１３００Ｐａ程度の
アルゴン（Ａｒ）雰囲気中で、二つの電極間に直流また
は高周波の高電圧を印加すると、グロー放電が起こり、
Ａｒイオンが生成される。生成したＡｒイオンは高電界
で加速され、陰極表面に衝突し、そこに存在する物質を
たたき出す。この現象をスパッタリングと呼ぶが、スパ
ッタされた粒子（原子、分子、イオン）はプラズマ中で
励起され、基底状態に戻る際にその元素に固有の波長の
光を放出する。この発光を分光器で分光して元素を同定
する分析法が、グロー放電発光分光分析方法と呼ばれて
いる。
アルゴン（Ａｒ）雰囲気中で、二つの電極間に直流また
は高周波の高電圧を印加すると、グロー放電が起こり、
Ａｒイオンが生成される。生成したＡｒイオンは高電界
で加速され、陰極表面に衝突し、そこに存在する物質を
たたき出す。この現象をスパッタリングと呼ぶが、スパ
ッタされた粒子（原子、分子、イオン）はプラズマ中で
励起され、基底状態に戻る際にその元素に固有の波長の
光を放出する。この発光を分光器で分光して元素を同定
する分析法が、グロー放電発光分光分析方法と呼ばれて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、かか
る分析法を用いて、シリコンウェハのような基板の上
に、光を透過するＳi Ｏ2 等の薄膜を有し、かつ、前記
基板や薄膜の表面が鏡面状の試料の分析が行われてい
る。図３に示すように、このような試料の測定結果にお
いて、スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な
変化である波がみられる。これは、例えば、プラズマ中
で発生した光が基板の表面で反射した光と、同様に薄膜
の表面で反射した光とが、薄膜が徐々に薄くなっていく
につれ、干渉現象により強め合ったり、弱め合ったりし
て干渉波となり、その干渉波が、プラズマ中で発生して
直接分光器に入射する光とともに測定されるためであ
る。
る分析法を用いて、シリコンウェハのような基板の上
に、光を透過するＳi Ｏ2 等の薄膜を有し、かつ、前記
基板や薄膜の表面が鏡面状の試料の分析が行われてい
る。図３に示すように、このような試料の測定結果にお
いて、スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な
変化である波がみられる。これは、例えば、プラズマ中
で発生した光が基板の表面で反射した光と、同様に薄膜
の表面で反射した光とが、薄膜が徐々に薄くなっていく
につれ、干渉現象により強め合ったり、弱め合ったりし
て干渉波となり、その干渉波が、プラズマ中で発生して
直接分光器に入射する光とともに測定されるためであ
る。
【０００４】すなわち、試料において薄膜の組成が変化
しているわけではないのに、測定強度が変化することに
なり、正確な分析ができない。これに対し、特願平０４
−２１８５０３号に記載されているように、スパッタリ
ング深さに対する相対理論強度を用いて、測定強度から
干渉波分の強度を差し引いた強度を得ることもできる
が、実際の試料について相対理論強度の計算に必要な物
理定数が求められていない場合もあり、適切な適用に限
界がある。また、特開平０６−１０２１８０号に記載さ
れているように、プラズマを横方向から観測すれば、干
渉波の影響は避けられるが、グロー放電では放電条件に
よって厚みが薄いプラズマの位置が変動するため、分光
器におけるピーク位置が変動して、やはり正確な分析が
できない。
しているわけではないのに、測定強度が変化することに
なり、正確な分析ができない。これに対し、特願平０４
−２１８５０３号に記載されているように、スパッタリ
ング深さに対する相対理論強度を用いて、測定強度から
干渉波分の強度を差し引いた強度を得ることもできる
が、実際の試料について相対理論強度の計算に必要な物
理定数が求められていない場合もあり、適切な適用に限
界がある。また、特開平０６−１０２１８０号に記載さ
れているように、プラズマを横方向から観測すれば、干
渉波の影響は避けられるが、グロー放電では放電条件に
よって厚みが薄いプラズマの位置が変動するため、分光
器におけるピーク位置が変動して、やはり正確な分析が
できない。
【０００５】そこで本発明は、基板の上に光を透過する
薄膜を有し、かつ、基板や薄膜の表面が鏡面状の試料に
ついて、簡単に、しかも十分正確な分析ができるグロー
放電発光分光分析方法および装置を提供することを目的
とするものである。
薄膜を有し、かつ、基板や薄膜の表面が鏡面状の試料に
ついて、簡単に、しかも十分正確な分析ができるグロー
放電発光分光分析方法および装置を提供することを目的
とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係るグロー放電発光分光分析方法では、
基板の上に光を透過する薄膜を少なくとも１層有し、か
つ、基板および薄膜のうち少なくとも２つの表面が鏡面
状の試料の薄膜をスパッタリングしながら、発生する光
の測定強度に基づいて試料に対し、まず、スパッタリン
グ時間に対する測定強度の周期的な変化である波につい
て、その平均周期を算出する。そして、測定時刻を中心
とする平均周期内における測定強度の平均値を算出し、
その測定時刻における補正後の測定強度とする。
に、請求項１に係るグロー放電発光分光分析方法では、
基板の上に光を透過する薄膜を少なくとも１層有し、か
つ、基板および薄膜のうち少なくとも２つの表面が鏡面
状の試料の薄膜をスパッタリングしながら、発生する光
の測定強度に基づいて試料に対し、まず、スパッタリン
グ時間に対する測定強度の周期的な変化である波につい
て、その平均周期を算出する。そして、測定時刻を中心
とする平均周期内における測定強度の平均値を算出し、
その測定時刻における補正後の測定強度とする。
【０００７】請求項１の方法によれば、波がほぼ一定の
周期を有することに着目し、その平均周期内において、
干渉波分を含めて測定強度を平均化することにより波形
状を取り除くので、かかる試料について、物理定数を用
いた理論強度計算をすることなく、簡単に、しかも十分
正確な分析ができる。また、プラズマを横方向から観測
するわけではないので、放電条件が変わっても、分光器
におけるピーク位置等が変動することもなく、分析の正
確さは変わらない。
周期を有することに着目し、その平均周期内において、
干渉波分を含めて測定強度を平均化することにより波形
状を取り除くので、かかる試料について、物理定数を用
いた理論強度計算をすることなく、簡単に、しかも十分
正確な分析ができる。また、プラズマを横方向から観測
するわけではないので、放電条件が変わっても、分光器
におけるピーク位置等が変動することもなく、分析の正
確さは変わらない。
【０００８】請求項２に係るグロー放電発光分光分析方
法では、請求項１の方法において、測定開始後平均周期
の２分の１以内の測定時刻における測定強度について、
その測定時刻より平均周期後における前記補正前後の測
定強度の差を算出し、その差を当該測定強度から減じ
て、その測定時刻における補正後の測定強度とする。請
求項２の方法によれば、請求項１の方法が適用できない
測定開始後平均周期の２分の１以内における測定強度に
ついては、最も近似した平均周期後における測定強度の
前記補正前後の値に基づいて、干渉波分を含めて測定強
度を平均化することにより波形状を取り除くので、かか
る範囲の測定強度についても、簡単に、しかも十分正確
な分析ができる。
法では、請求項１の方法において、測定開始後平均周期
の２分の１以内の測定時刻における測定強度について、
その測定時刻より平均周期後における前記補正前後の測
定強度の差を算出し、その差を当該測定強度から減じ
て、その測定時刻における補正後の測定強度とする。請
求項２の方法によれば、請求項１の方法が適用できない
測定開始後平均周期の２分の１以内における測定強度に
ついては、最も近似した平均周期後における測定強度の
前記補正前後の値に基づいて、干渉波分を含めて測定強
度を平均化することにより波形状を取り除くので、かか
る範囲の測定強度についても、簡単に、しかも十分正確
な分析ができる。
【０００９】請求項３に係るグロー放電発光分光分析方
法では、請求項１または２の方法において、前記波を含
む最後の平均周期の２分の１以内の測定時刻における測
定強度について、その測定時刻より平均周期前における
前記補正前後の測定強度の差を算出し、その差を当該測
定強度から減じて、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。請求項３の方法によれば、前記波を含む最
後の平均周期の２分の１以内における測定強度について
は、最も近似した平均周期前における測定強度の前記補
正前後の値に基づいて、干渉波分を含めて測定強度を平
均化することにより波形状を取り除くので、かかる範囲
の測定強度についても、簡単に、しかも十分正確な分析
ができる。
法では、請求項１または２の方法において、前記波を含
む最後の平均周期の２分の１以内の測定時刻における測
定強度について、その測定時刻より平均周期前における
前記補正前後の測定強度の差を算出し、その差を当該測
定強度から減じて、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。請求項３の方法によれば、前記波を含む最
後の平均周期の２分の１以内における測定強度について
は、最も近似した平均周期前における測定強度の前記補
正前後の値に基づいて、干渉波分を含めて測定強度を平
均化することにより波形状を取り除くので、かかる範囲
の測定強度についても、簡単に、しかも十分正確な分析
ができる。
【００１０】請求項４に係るグロー放電発光分光分析装
置は、前記請求項１の方法に用いる装置であり、陽極管
を有するグロー放電管や、補正後の測定強度を求める補
正演算手段を備えている。請求項４の装置によっても、
前記請求項１の方法と同様の作用効果が得られる。
置は、前記請求項１の方法に用いる装置であり、陽極管
を有するグロー放電管や、補正後の測定強度を求める補
正演算手段を備えている。請求項４の装置によっても、
前記請求項１の方法と同様の作用効果が得られる。
【００１１】請求項５に係るグロー放電発光分光分析装
置は、前記請求項２の方法に用いる装置であり、前記補
正演算手段が、測定開始後平均周期の２分の１以内の測
定時刻における測定強度について、その測定時刻より平
均周期後における前記補正前後の測定強度の差を算出
し、その差を当該測定強度から減じて、その測定時刻に
おける補正後の測定強度とする。請求項５の装置によっ
ても、前記請求項２の方法と同様の作用効果が得られ
る。
置は、前記請求項２の方法に用いる装置であり、前記補
正演算手段が、測定開始後平均周期の２分の１以内の測
定時刻における測定強度について、その測定時刻より平
均周期後における前記補正前後の測定強度の差を算出
し、その差を当該測定強度から減じて、その測定時刻に
おける補正後の測定強度とする。請求項５の装置によっ
ても、前記請求項２の方法と同様の作用効果が得られ
る。
【００１２】請求項６に係るグロー放電発光分光分析装
置は、前記請求項３の方法に用いる装置であり、前記補
正演算手段が、前記波を含む最後の平均周期の２分の１
以内の測定時刻における測定強度について、その測定時
刻より平均周期前における前記補正前後の測定強度の差
を算出し、その差を当該測定強度から減じて、その測定
時刻における補正後の測定強度とする。請求項６の装置
によっても、前記請求項３の方法と同様の作用効果が得
られる。
置は、前記請求項３の方法に用いる装置であり、前記補
正演算手段が、前記波を含む最後の平均周期の２分の１
以内の測定時刻における測定強度について、その測定時
刻より平均周期前における前記補正前後の測定強度の差
を算出し、その差を当該測定強度から減じて、その測定
時刻における補正後の測定強度とする。請求項６の装置
によっても、前記請求項３の方法と同様の作用効果が得
られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のグロ
ー放電発光分光分析方法を図面にしたがって説明する。
まず、この方法に用いる装置について説明する。この装
置では、図１に示すように、グロー放電を利用したスパ
ッタリングにより元素に固有の波長の光を発生するグリ
ムグロー放電管１から放出されて、その窓板１３を透過
した光Ｓが、分光器２２に入射する。分光器２２は、入
射スリット２４、この入射スリット２４から入射した光
Ｓを波長に応じて異った回折角度で回折する回折格子２
６、回折光を通過させる出射スリット２７および回折光
の強度を測定する光電子増倍管２８を備えている。
ー放電発光分光分析方法を図面にしたがって説明する。
まず、この方法に用いる装置について説明する。この装
置では、図１に示すように、グロー放電を利用したスパ
ッタリングにより元素に固有の波長の光を発生するグリ
ムグロー放電管１から放出されて、その窓板１３を透過
した光Ｓが、分光器２２に入射する。分光器２２は、入
射スリット２４、この入射スリット２４から入射した光
Ｓを波長に応じて異った回折角度で回折する回折格子２
６、回折光を通過させる出射スリット２７および回折光
の強度を測定する光電子増倍管２８を備えている。
【００１４】また、この装置は、グロー放電管として、
図２に示すような中空陽極型のグリムグロー放電管１を
用いている。このグリムグロー放電管１は、支持ブロッ
ク（試料６が当接される支持部であって、本実施形態で
は同時に絶縁部である）２と陽極ブロック３とが、Ｏリ
ングなどのシール部材１１を介して接合されている。陽
極ブロック３には、中空陽極管３ｄが一体形成されてお
り、この陽極管３ｄは、支持ブロック２に挿通され、試
料６の分析面（表面）７ａに近接している。
図２に示すような中空陽極型のグリムグロー放電管１を
用いている。このグリムグロー放電管１は、支持ブロッ
ク（試料６が当接される支持部であって、本実施形態で
は同時に絶縁部である）２と陽極ブロック３とが、Ｏリ
ングなどのシール部材１１を介して接合されている。陽
極ブロック３には、中空陽極管３ｄが一体形成されてお
り、この陽極管３ｄは、支持ブロック２に挿通され、試
料６の分析面（表面）７ａに近接している。
【００１５】ここで、試料６は、例えば、シリコンウェ
ハのような基板８の上に、ＢＰＳＧ膜（Ｓi Ｏ2 、Ｂ2
Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 からなるガラス質の膜）のような光を透
過する薄膜７を有するものである。この基板８および薄
膜７は、ともに、その表面８ａおよび表面７ａが鏡面に
なっている。試料６は、その分析面７ａにおける分析す
べき部位を囲む環状形状となったＯリングなどのシール
部材１１を介して、主に陰極ブロック４により支持ブロ
ック２に気密状態で押し付けられる。
ハのような基板８の上に、ＢＰＳＧ膜（Ｓi Ｏ2 、Ｂ2
Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 からなるガラス質の膜）のような光を透
過する薄膜７を有するものである。この基板８および薄
膜７は、ともに、その表面８ａおよび表面７ａが鏡面に
なっている。試料６は、その分析面７ａにおける分析す
べき部位を囲む環状形状となったＯリングなどのシール
部材１１を介して、主に陰極ブロック４により支持ブロ
ック２に気密状態で押し付けられる。
【００１６】こうして、試料６により中空陽極管３ｄを
収納する支持ブロック２の内方空間（グロー放電空間）
Ｖの開口部を密閉し、この内方空間Ｖを、図示しない真
空排気装置（減圧手段）により、第１および第２真空排
気孔３ｂ，３ｃから真空引きするようになっている。さ
らに、陽極ブロック３は、アルゴンガス供給孔３ａを有
しており、管内Ｖがアルゴンの希ガス雰囲気（５００〜
１３００Ｐａ）とされる。
収納する支持ブロック２の内方空間（グロー放電空間）
Ｖの開口部を密閉し、この内方空間Ｖを、図示しない真
空排気装置（減圧手段）により、第１および第２真空排
気孔３ｂ，３ｃから真空引きするようになっている。さ
らに、陽極ブロック３は、アルゴンガス供給孔３ａを有
しており、管内Ｖがアルゴンの希ガス雰囲気（５００〜
１３００Ｐａ）とされる。
【００１７】このグリムグロー放電管１は、陽極ブロッ
ク３と陰極ブロック４との間に電源部（給電手段）１２
により高周波または直流の電圧を印加してグロー放電を
発生させるとともに、陰極ブロック４を通じ試料６に負
電圧を印加し、グロー放電の発生により生成されるアル
ゴンの陽イオンを試料の分析面７ａに衝突させて、試料
６をスパッタリングするものである。また、冷却液を、
陰極ブロック４の図示しない冷却液導入路からジャケッ
ト内に導入して冷却液排出路まで送給することにより、
陰極ブロック４を介し試料６と中空陽極管３ｄを冷却し
ている。
ク３と陰極ブロック４との間に電源部（給電手段）１２
により高周波または直流の電圧を印加してグロー放電を
発生させるとともに、陰極ブロック４を通じ試料６に負
電圧を印加し、グロー放電の発生により生成されるアル
ゴンの陽イオンを試料の分析面７ａに衝突させて、試料
６をスパッタリングするものである。また、冷却液を、
陰極ブロック４の図示しない冷却液導入路からジャケッ
ト内に導入して冷却液排出路まで送給することにより、
陰極ブロック４を介し試料６と中空陽極管３ｄを冷却し
ている。
【００１８】また、この装置は、図１に示すように、補
正演算手段１９を備えている。補正演算手段１９は、ま
ず、スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な変
化である波について、その平均周期を算出する。そし
て、測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度
の平均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。
正演算手段１９を備えている。補正演算手段１９は、ま
ず、スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な変
化である波について、その平均周期を算出する。そし
て、測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度
の平均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定
強度とする。
【００１９】さらに、補正演算手段は、測定開始後平均
周期の２分の１以内の測定時刻における測定強度につい
ては、その測定時刻より平均周期後における前記補正前
後の測定強度の差を算出し、その差を当該測定強度から
減じて、その測定時刻における補正後の測定強度とす
る。同様に、前記波を含む最後の平均周期の２分の１以
内の測定時刻における測定強度については、その測定時
刻より平均周期前における前記補正前後の測定強度の差
を算出し、その差を当該測定強度から減じて、その測定
時刻における補正後の測定強度とする。
周期の２分の１以内の測定時刻における測定強度につい
ては、その測定時刻より平均周期後における前記補正前
後の測定強度の差を算出し、その差を当該測定強度から
減じて、その測定時刻における補正後の測定強度とす
る。同様に、前記波を含む最後の平均周期の２分の１以
内の測定時刻における測定強度については、その測定時
刻より平均周期前における前記補正前後の測定強度の差
を算出し、その差を当該測定強度から減じて、その測定
時刻における補正後の測定強度とする。
【００２０】次に、この装置を用いた本実施形態の方法
について説明する。今、分析しようとする試料６は、前
述したように、図２に示すように、例えば、シリコンウ
ェハ基板８の上にＢＰＳＧ膜である薄膜７を有するもの
であり、基板８および薄膜７の表面８ａ，７ａが鏡面に
なっている。この試料の分析面７ａを支持ブロック２に
当接させ、陰極ブロック４を押しつけ導通接触させると
ともに、試料６を保持する。また、図示しない減圧手段
により支持ブロック２の内方空間Ｖが真空引きされ、ア
ルゴンの希ガス雰囲気（５００〜１３００Ｐａ）にされ
ると、試料の分析面７ａは、背面６ｅにかかる大気圧に
よっても、シール部材１１を介して支持ブロック２に押
し付けられ、密着する。
について説明する。今、分析しようとする試料６は、前
述したように、図２に示すように、例えば、シリコンウ
ェハ基板８の上にＢＰＳＧ膜である薄膜７を有するもの
であり、基板８および薄膜７の表面８ａ，７ａが鏡面に
なっている。この試料の分析面７ａを支持ブロック２に
当接させ、陰極ブロック４を押しつけ導通接触させると
ともに、試料６を保持する。また、図示しない減圧手段
により支持ブロック２の内方空間Ｖが真空引きされ、ア
ルゴンの希ガス雰囲気（５００〜１３００Ｐａ）にされ
ると、試料の分析面７ａは、背面６ｅにかかる大気圧に
よっても、シール部材１１を介して支持ブロック２に押
し付けられ、密着する。
【００２１】そして、陽極ブロック３と陰極ブロック４
を通して、陽極管３ｄと試料６との間に、電源部（給電
手段）１２により高周波または直流の電圧を印加する
と、グロー放電を生じ、アルゴンの陽イオンが生成され
る。このＡｒイオンにより試料６がスパッタリングさ
れ、発生した光Ｓは、窓板１３を透過し、図１の入射ス
リット２４を通して、分光器２２の回析格子２６に向か
う。この回析格子２６は、所定の波長の光を回析させ、
出射スリット２７を通して、光電子増倍管２８に入射さ
せる。光電子増倍管２８は入射した光の強度を測定す
る。
を通して、陽極管３ｄと試料６との間に、電源部（給電
手段）１２により高周波または直流の電圧を印加する
と、グロー放電を生じ、アルゴンの陽イオンが生成され
る。このＡｒイオンにより試料６がスパッタリングさ
れ、発生した光Ｓは、窓板１３を透過し、図１の入射ス
リット２４を通して、分光器２２の回析格子２６に向か
う。この回析格子２６は、所定の波長の光を回析させ、
出射スリット２７を通して、光電子増倍管２８に入射さ
せる。光電子増倍管２８は入射した光の強度を測定す
る。
【００２２】これにより、例えば、図３に示すような、
スパッタリング時間に対する各元素についての測定強度
の変化が得られる。なお、測定強度が得られた元素のう
ち、発明の説明に特に必要ないものは、図示を省略して
いる。ここで、前述したように、反射光の干渉により、
各元素において、スパッタリング時間に対する測定強度
の周期的な変化である波がみられ、正確な分析の障害と
なる。
スパッタリング時間に対する各元素についての測定強度
の変化が得られる。なお、測定強度が得られた元素のう
ち、発明の説明に特に必要ないものは、図示を省略して
いる。ここで、前述したように、反射光の干渉により、
各元素において、スパッタリング時間に対する測定強度
の周期的な変化である波がみられ、正確な分析の障害と
なる。
【００２３】そこで、本実施形態の方法では、用いる装
置の前記補正演算手段１９（図１）により、まず、波に
ついて、その平均周期Ｔを算出する。具体的には、図３
中のＢ（ほう素）を例にとると、波の数をｎ（波の頂点
の数をｎ＋１）として、次式（１）による。
置の前記補正演算手段１９（図１）により、まず、波に
ついて、その平均周期Ｔを算出する。具体的には、図３
中のＢ（ほう素）を例にとると、波の数をｎ（波の頂点
の数をｎ＋１）として、次式（１）による。
【００２４】 Ｔ＝ΣＴi ／ｎ （ｉ＝１〜ｎ） …（１）
【００２５】なお、ΣＴi は、最初の波の頂点が現れた
測定時刻ｔ0 から最後の波の頂点が現れた測定時刻ｔn
までの時間となる。そして、測定時刻ｔを中心とする測
定時刻ｔ−Ｔ／２から測定時刻ｔ＋Ｔ／２までにおける
測定強度Ｉの平均値を算出し、その測定時刻ｔにおける
補正後の測定強度 CＩとする。
測定時刻ｔ0 から最後の波の頂点が現れた測定時刻ｔn
までの時間となる。そして、測定時刻ｔを中心とする測
定時刻ｔ−Ｔ／２から測定時刻ｔ＋Ｔ／２までにおける
測定強度Ｉの平均値を算出し、その測定時刻ｔにおける
補正後の測定強度 CＩとする。
【００２６】このように、本実施形態の方法によれば、
波がほぼ一定の周期を有することに着目して、その平均
周期Ｔ内において、干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均
化することにより波形状を取り除くので、かかる試料６
について、物理定数を用いた理論強度計算をすることな
く、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。また、プ
ラズマを横方向から観測するわけではないので、放電条
件が変わっても、分光器２２（図１）におけるピーク位
置等が変動することもなく、分析の正確さは変わらな
い。
波がほぼ一定の周期を有することに着目して、その平均
周期Ｔ内において、干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均
化することにより波形状を取り除くので、かかる試料６
について、物理定数を用いた理論強度計算をすることな
く、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。また、プ
ラズマを横方向から観測するわけではないので、放電条
件が変わっても、分光器２２（図１）におけるピーク位
置等が変動することもなく、分析の正確さは変わらな
い。
【００２７】なお、本実施形態の方法では、測定強度Ｉ
から干渉波分の強度を差し引くのではなく、干渉波分を
含む測定強度全体Ｉを平均化することにより波形状を取
り除くので、補正後の測定強度 CＩにも干渉波分の強度
が平均化されて含まれることになる。しかし、グロー放
電発光分光分析は、測定した絶対強度に基づくものでは
なく、相対強度に基づくので、検量線の作成時から一貫
してこの方法で測定すれば、補正後の測定強度 CＩに干
渉波分の強度が含まれていても、何ら問題はない。
から干渉波分の強度を差し引くのではなく、干渉波分を
含む測定強度全体Ｉを平均化することにより波形状を取
り除くので、補正後の測定強度 CＩにも干渉波分の強度
が平均化されて含まれることになる。しかし、グロー放
電発光分光分析は、測定した絶対強度に基づくものでは
なく、相対強度に基づくので、検量線の作成時から一貫
してこの方法で測定すれば、補正後の測定強度 CＩに干
渉波分の強度が含まれていても、何ら問題はない。
【００２８】さて、このような補正後の測定強度 CＩ
を、測定開始時刻（スパッタリング開始時刻）ｔs から
測定終了時刻（スパッタリング終了時刻）ｔe までのう
ち、いつからいつまでの測定時刻ｔにおいて求めるかが
問題となる。まず、いつまでの測定時刻ｔにおいて求め
るかについては、層の境界判定の問題となるが、周知の
種々の方法があり、例えば、測定強度Ｉが、波の測定強
度の平均（波形状を呈し、干渉波分の強度を含んでいる
と思われる部分の測定強度の平均）Ｉa の２分の１に減
少するまでの測定時刻（ｔ≦ｔf ）において、前記補正
後の測定強度 CＩを求める。また、測定強度Ｉの微分値
（傾き）が極小値をとる測定時刻まで、前記補正後の測
定強度 CＩを求めてもよい。
を、測定開始時刻（スパッタリング開始時刻）ｔs から
測定終了時刻（スパッタリング終了時刻）ｔe までのう
ち、いつからいつまでの測定時刻ｔにおいて求めるかが
問題となる。まず、いつまでの測定時刻ｔにおいて求め
るかについては、層の境界判定の問題となるが、周知の
種々の方法があり、例えば、測定強度Ｉが、波の測定強
度の平均（波形状を呈し、干渉波分の強度を含んでいる
と思われる部分の測定強度の平均）Ｉa の２分の１に減
少するまでの測定時刻（ｔ≦ｔf ）において、前記補正
後の測定強度 CＩを求める。また、測定強度Ｉの微分値
（傾き）が極小値をとる測定時刻まで、前記補正後の測
定強度 CＩを求めてもよい。
【００２９】すなわち、本実施形態の方法では、波の測
定強度の平均Ｉa の２分の１に減少した後の測定強度Ｉ
に補正を行うと、実際には分析対象の薄膜７（図１）が
ほとんどスパッタリングしつくされたときの測定強度Ｉ
をも取り込んで平均化することになり、実情に沿わない
ので、補正せず、もとの測定強度Ｉのままとする。この
ように、本実施形態の方法によれば、分析対象の薄膜７
（図１）がスパッタリングしつくされたとき、急峻に立
ち下がるべき測定強度Ｉが、平均化により鈍化すること
がないので、いっそう正確な分析ができる。なお、今回
例にとった試料におけるＳi のように、薄膜にも基板に
も含まれる元素については、測定強度Ｉの急峻な立ち下
がりはないので、補正後の測定強度 CＩを求めることが
可能な、測定終了時刻ｔe よりも平均周期Ｔの２分の１
前の測定時刻ｔe −Ｔ／２までにおいて補正を行えばよ
い。
定強度の平均Ｉa の２分の１に減少した後の測定強度Ｉ
に補正を行うと、実際には分析対象の薄膜７（図１）が
ほとんどスパッタリングしつくされたときの測定強度Ｉ
をも取り込んで平均化することになり、実情に沿わない
ので、補正せず、もとの測定強度Ｉのままとする。この
ように、本実施形態の方法によれば、分析対象の薄膜７
（図１）がスパッタリングしつくされたとき、急峻に立
ち下がるべき測定強度Ｉが、平均化により鈍化すること
がないので、いっそう正確な分析ができる。なお、今回
例にとった試料におけるＳi のように、薄膜にも基板に
も含まれる元素については、測定強度Ｉの急峻な立ち下
がりはないので、補正後の測定強度 CＩを求めることが
可能な、測定終了時刻ｔe よりも平均周期Ｔの２分の１
前の測定時刻ｔe −Ｔ／２までにおいて補正を行えばよ
い。
【００３０】次に、補正後の測定強度 CＩを、いつから
の測定時刻ｔにおいて求めるかについてであるが、測定
開始（図３中の測定時刻ｔs ）後平均周期Ｔの２分の１
以内の測定時刻ｔにおける測定強度Ｉt については、補
正後の測定強度 CＩを求めるための測定時刻ｔ−Ｔ／２
から測定時刻ｔ＋Ｔ／２までの測定強度Ｉが確保でき
ず、すなわち、補正に用いるべき測定強度Ｉの一部が、
測定開始時刻ｔs よりも前におけるものとなって存在し
ないので、補正後の測定強度 CＩを求めることができな
い。そこで、本実施形態の方法では、測定開始後平均周
期Ｔの２分の１以内の測定時刻ｔにおける測定強度Ｉt
については、次式（２）に示すように、その測定時刻ｔ
より平均周期Ｔだけ後（すなわち測定時刻ｔ＋Ｔ）にお
ける前記補正前後の測定強度Ｉt+T ， CＩt+T の差を算
出し、その差を当該測定強度Ｉt から減じて、その測定
時刻ｔにおける補正後の測定強度 CＩとする。
の測定時刻ｔにおいて求めるかについてであるが、測定
開始（図３中の測定時刻ｔs ）後平均周期Ｔの２分の１
以内の測定時刻ｔにおける測定強度Ｉt については、補
正後の測定強度 CＩを求めるための測定時刻ｔ−Ｔ／２
から測定時刻ｔ＋Ｔ／２までの測定強度Ｉが確保でき
ず、すなわち、補正に用いるべき測定強度Ｉの一部が、
測定開始時刻ｔs よりも前におけるものとなって存在し
ないので、補正後の測定強度 CＩを求めることができな
い。そこで、本実施形態の方法では、測定開始後平均周
期Ｔの２分の１以内の測定時刻ｔにおける測定強度Ｉt
については、次式（２）に示すように、その測定時刻ｔ
より平均周期Ｔだけ後（すなわち測定時刻ｔ＋Ｔ）にお
ける前記補正前後の測定強度Ｉt+T ， CＩt+T の差を算
出し、その差を当該測定強度Ｉt から減じて、その測定
時刻ｔにおける補正後の測定強度 CＩとする。
【００３１】 CＩ＝Ｉt −（Ｉt+T − CＩt+T ） （ｔs ≦ｔ≦ｔs ＋Ｔ／２） …（２）
【００３２】このように、本実施形態の方法によれば、
測定開始後平均周期Ｔの２分の１以内における測定強度
Ｉについては、最も近似した平均周期Ｔ後における測定
強度の前記補正前後の値Ｉt+T ， CＩt+T に基づいて、
干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均化することにより波
形状を取り除くので、かかる範囲の測定強度Ｉについて
も、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。
測定開始後平均周期Ｔの２分の１以内における測定強度
Ｉについては、最も近似した平均周期Ｔ後における測定
強度の前記補正前後の値Ｉt+T ， CＩt+T に基づいて、
干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均化することにより波
形状を取り除くので、かかる範囲の測定強度Ｉについて
も、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。
【００３３】さらに、本実施形態の方法では、同様に、
波を含む最後の平均周期Ｔの２分の１以内の測定時刻ｔ
における測定強度Ｉt について、次式（３）に示すよう
に、その測定時刻ｔより平均周期Ｔだけ前（すなわち測
定時刻ｔ−Ｔ）における前記補正前後の測定強度
Ｉt-T ， CＩt-T の差を算出し、その差を当該測定強度
Ｉtから減じて、その測定時刻ｔにおける補正後の測定
強度 CＩとする。ここで、波を含む最後の平均周期Ｔの
２分の１以内とは、測定強度Ｉが、波形状を呈し、干渉
波分の強度を含んでいると思われる測定時間のうち、最
後の平均周期Ｔの２分の１の測定時間をいい、例えば、
最後の波の頂点が現れた測定時刻ｔn から平均周期Ｔの
２分の１経過までの測定時間をいう。
波を含む最後の平均周期Ｔの２分の１以内の測定時刻ｔ
における測定強度Ｉt について、次式（３）に示すよう
に、その測定時刻ｔより平均周期Ｔだけ前（すなわち測
定時刻ｔ−Ｔ）における前記補正前後の測定強度
Ｉt-T ， CＩt-T の差を算出し、その差を当該測定強度
Ｉtから減じて、その測定時刻ｔにおける補正後の測定
強度 CＩとする。ここで、波を含む最後の平均周期Ｔの
２分の１以内とは、測定強度Ｉが、波形状を呈し、干渉
波分の強度を含んでいると思われる測定時間のうち、最
後の平均周期Ｔの２分の１の測定時間をいい、例えば、
最後の波の頂点が現れた測定時刻ｔn から平均周期Ｔの
２分の１経過までの測定時間をいう。
【００３４】 CＩ＝Ｉt −（Ｉt-T − CＩt-T ） （ｔn ≦ｔ≦ｔn ＋Ｔ／２） …（３）
【００３５】なお、この補正を行う場合、最後の波の頂
点が現れた測定時刻ｔn 以降の測定時刻ｔが、前述した
層の境界と判定されるまでの測定時刻（ｔ≦ｔf ）に該
当しても、測定時刻ｔを中心とする測定強度の平均値を
求める補正は行わない。また、「波を含む最後の平均周
期Ｔの２分の１以内」を、前述した層の境界と判定され
る測定時刻ｔf から前の平均周期Ｔの２分の１の測定時
間とすることもできる。
点が現れた測定時刻ｔn 以降の測定時刻ｔが、前述した
層の境界と判定されるまでの測定時刻（ｔ≦ｔf ）に該
当しても、測定時刻ｔを中心とする測定強度の平均値を
求める補正は行わない。また、「波を含む最後の平均周
期Ｔの２分の１以内」を、前述した層の境界と判定され
る測定時刻ｔf から前の平均周期Ｔの２分の１の測定時
間とすることもできる。
【００３６】このように、本実施形態の方法によれば、
波を含む最後の平均周期Ｔの２分の１以内における測定
強度Ｉについては、最も近似した平均周期Ｔ前における
測定強度の前記補正前後の値Ｉt-T ， CＩt-T に基づい
て、干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均化することによ
り波形状を取り除くので、かかる範囲の測定強度Ｉにつ
いても、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。
波を含む最後の平均周期Ｔの２分の１以内における測定
強度Ｉについては、最も近似した平均周期Ｔ前における
測定強度の前記補正前後の値Ｉt-T ， CＩt-T に基づい
て、干渉波分を含めて測定強度Ｉを平均化することによ
り波形状を取り除くので、かかる範囲の測定強度Ｉにつ
いても、簡単に、しかも十分正確な分析ができる。
【００３７】以上のような補正を行うことにより、図４
に示すように、各元素について、波形状を取り除いた測
定強度が得られる。
に示すように、各元素について、波形状を取り除いた測
定強度が得られる。
【００３８】なお、測定強度から波形状を取り除く方法
としては、本実施形態の方法の他に、スパッタリング時
間に対する測定強度のデータをフーリエ変換して、波に
相当すると思われる所定の高周波成分を除去した後、逆
フーリエ変換により、スパッタリング時間に対する測定
強度のデータに戻す方法や、スパッタリング時間に対す
る測定強度のデータのうち波形状の部分のみを取り出し
て正弦波近似し、それをフーリエ変換して、スパッタリ
ング時間に対する測定強度のデータ全体をフーリエ変換
したものから差し引いた後、逆フーリエ変換により、ス
パッタリング時間に対する測定強度のデータに戻す方法
も考えられる。
としては、本実施形態の方法の他に、スパッタリング時
間に対する測定強度のデータをフーリエ変換して、波に
相当すると思われる所定の高周波成分を除去した後、逆
フーリエ変換により、スパッタリング時間に対する測定
強度のデータに戻す方法や、スパッタリング時間に対す
る測定強度のデータのうち波形状の部分のみを取り出し
て正弦波近似し、それをフーリエ変換して、スパッタリ
ング時間に対する測定強度のデータ全体をフーリエ変換
したものから差し引いた後、逆フーリエ変換により、ス
パッタリング時間に対する測定強度のデータに戻す方法
も考えられる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のグロー放
電発光分光分析方法または装置によれば、波がほぼ一定
の周期を有することに着目し、その平均周期内におい
て、干渉波分を含めて測定強度を平均化することにより
波形状を取り除くので、かかる試料について、物理定数
を用いた理論強度計算をすることなく、簡単に、しかも
十分正確な分析ができる。また、プラズマを横方向から
観測するわけではないので、放電条件が変わっても、分
光器におけるピーク位置等が変動することもなく、分析
の正確さは変わらない。
電発光分光分析方法または装置によれば、波がほぼ一定
の周期を有することに着目し、その平均周期内におい
て、干渉波分を含めて測定強度を平均化することにより
波形状を取り除くので、かかる試料について、物理定数
を用いた理論強度計算をすることなく、簡単に、しかも
十分正確な分析ができる。また、プラズマを横方向から
観測するわけではないので、放電条件が変わっても、分
光器におけるピーク位置等が変動することもなく、分析
の正確さは変わらない。
【図１】本発明の一実施形態のグロー放電発光分光分析
方法に用いる装置を示す正面図である。
方法に用いる装置を示す正面図である。
【図２】同上の分析装置のグロー放電管を示す縦断面図
である。
である。
【図３】スパッタリング時間に対する各元素についての
補正前の測定強度を示す図である。
補正前の測定強度を示す図である。
【図４】スパッタリング時間に対する各元素についての
補正後の測定強度を示す図である。
補正後の測定強度を示す図である。
１…グロー放電管、３ｄ…陽極管、６…試料、７…薄
膜、８…基板、１９…補正演算手段、Ｓ…スパッタリン
グにより発生する光。
膜、８…基板、１９…補正演算手段、Ｓ…スパッタリン
グにより発生する光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 基板の上に光を透過する薄膜を少なくと
も１層有し、かつ、基板および薄膜のうち少なくとも２
つの表面が鏡面状の試料の薄膜をスパッタリングしなが
ら、発生する光の測定強度に基づいて試料の分析を行う
グロー放電発光分光分析方法において、 スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な変化で
ある波について、その平均周期を算出し、 測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度の平
均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定強度
とすることを特徴とするグロー放電発光分光分析方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 測定開始後平均周期の２分の１以内の測定時刻における
測定強度について、その測定時刻より平均周期後におけ
る前記補正前後の測定強度の差を算出し、その差を当該
測定強度から減じて、その測定時刻における補正後の測
定強度とするグロー放電発光分光分析方法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記波を含む最後の平均周期の２分の１以内の測定時刻
における測定強度について、その測定時刻より平均周期
前における前記補正前後の測定強度の差を算出し、その
差を当該測定強度から減じて、その測定時刻における補
正後の測定強度とするグロー放電発光分光分析方法。 - 【請求項４】 陽極管を有するグロー放電管を備え、 基板の上に光を透過する薄膜を少なくとも１層有し、か
つ、基板および薄膜のうち少なくとも２つの表面が鏡面
状である試料の薄膜をスパッタリングしながら、発生す
る光の測定強度に基づいて試料の分析を行うグロー放電
発光分光分析装置において、 スパッタリング時間に対する測定強度の周期的な変化で
ある波について、その平均周期を算出し、 測定時刻を中心とする平均周期内における測定強度の平
均値を算出し、その測定時刻における補正後の測定強度
とする補正演算手段を備えたことを特徴とするグロー放
電発光分光分析装置。 - 【請求項５】 請求項４において、 前記補正演算手段が、測定開始後平均周期の２分の１以
内の測定時刻における測定強度について、その測定時刻
より平均周期後における前記補正前後の測定強度の差を
算出し、その差を当該測定強度から減じて、その測定時
刻における補正後の測定強度とするグロー放電発光分光
分析装置。 - 【請求項６】 請求項４または５において、 前記補正演算手段が、前記波を含む最後の平均周期の２
分の１以内の測定時刻における測定強度について、その
測定時刻より平均周期前における前記補正前後の測定強
度の差を算出し、その差を当該測定強度から減じて、そ
の測定時刻における補正後の測定強度とするグロー放電
発光分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20026798A JP2984253B1 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | グロー放電発光分光分析方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20026798A JP2984253B1 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | グロー放電発光分光分析方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2984253B1 true JP2984253B1 (ja) | 1999-11-29 |
| JP2000028530A JP2000028530A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16421499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20026798A Expired - Fee Related JP2984253B1 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | グロー放電発光分光分析方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984253B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3787829B2 (ja) * | 1998-07-23 | 2006-06-21 | 株式会社島津製作所 | 発光分光分析装置及び発光分光分析の補正方法 |
-
1998
- 1998-07-15 JP JP20026798A patent/JP2984253B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000028530A (ja) | 2000-01-28 |
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